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第5节 磁场对通电导线的作用力
第14章 电与磁
北师大版（2024）九年级全一册同步备课
1. 通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关；
2.了解直流电动机的构造、工作原理和涉及到的能量转化。
3.了解动圈式扬声器的结构和工作原理。
电力机车、电梯、电风扇、冰箱、洗衣机、机器人（如图），以及各种电动玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生产生活的各个方面。给电动机通电，它就能够转动。这是为什么？
S
N
I
+
_
磁体周围存在什么？
通电导体棒周围存在什么？
磁场
磁场
磁体间通过磁场相互作用
知识点一：磁场对通电导线的作用
通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
通电导体棒在磁场中运动
如图所示，把导体棒放在磁场里，接通电源，观察导体棒的运动。
【设计实验】
实验
1. 闭合开关，观察导体棒的运动；
2. 把电源的正、负极对调后接入电路，使通过导体棒的电流方向与原来相反，观察导体棒运动的方向；
3. 保持导体棒中的电流方向不变，但把蹄形磁体的上、下磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，观察导体棒运动的方向；
注意：开关不能长时间闭合！避免短路带来的危害
【实验过程】
【实验现象】
磁场方向不变，改变电流方向，导体运动方向也发生了改变。
闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
电流方向不变，改变磁场方向，导体运动方向发生了改变。
N
I
F
甲
S
I
丙
F
N
S
I
F
乙
N
S
　　如果电流的方向和磁场的方向都变得相反，通电导线受力的方向会怎样？
电流方向和磁场方向同时改变，导线受力方向不变。
I
F
N
S
注意：并不是所有的通电导体在磁场中都受到力的作用，当通电导体与磁感线方向平行时，此时通电导体不受力的作用。
I
【实验结论】
　　1．通电导线在磁场中要受到_____的作用。
　　2．通电导线在磁场中受到力的方向与_______的方向、_______的方向有关。
　　3．当电流的方向或者磁场的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得______。
力
电流
磁场
相反
当通电导线与磁场方向垂直时，磁场对通电导线作用力的方向与磁场方向、电流方向之间的关系，可用图示的方法来表示。伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向。这时，拇指所指的方向就是磁场对通电导线作用力的方向。这称为左手定则。
上面的实验中，直导体运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如图，如果把一个通电线圈放入磁场中，通电线圈又会怎样运动呢？
知识点二：电动机
通电线圈在磁场中转动
实验
线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。如果在线圈越过了平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动下去。
如何改变线圈中电流的方向,才能使线圈持续转动起来呢？
方法一：转过平衡位置后断电
线圈受到的力使它顺时针转动。
转动半周后再继续供电，线圈就可以持续转下去了。
通电线圈达到平衡位置后，由于惯性，它会越过平衡位置。
由于惯性，线圈继续转动。
方法二：转过平衡位置后改变电流方向
线圈受到的力使它顺时针转动。
如何改变线圈中电流的方向呢？
通电线圈达到平衡位置后，由于惯性，它会越过平衡位置。
线圈受到的力仍然使它顺时针转动。
（2）作用：每当线圈转过平衡位置时，都能自动改变线圈中的电流方向，让线圈两边受力方向总与运动方向相同，使线圈连续转动下去。
实际的电动机可以通过换向器来实现这一目的。
（1）构造：由两个铜半环 E 、F 和两个电刷 A 、B 组成。
两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
换向器的作用
2. 构造：由______________和_____________两部分组成。
1.原理：利用__________________________的原理制成的。
3.能量转换：____能转化为______能。
通电线圈在磁场中受力转动
转子（线圈）
定子（磁极）
电
机械
电动机的基本构造
电动机的工作原理
知识点三：动圈式扬声器
1.结构：固定的永磁体、音圈和锥形纸盆等构成。
2.工作原理：当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈就会受到磁场的作用力而前后往复运动，从而带动纸盆来回振动，就发出了声音。
磁场对通电导线的作用力
磁场对通电导线的作用
磁场对通电导线有力的作用
左手定则
基本构造：永磁体、音圈和锥形纸盆
工作原理：通电线圈在磁场中受力而运动
力的方向与电流方向和磁场方向有关
动圈式扬声器
基本构造：换向器、电刷、转子、定子
工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动
能量转化：电能转化为机械能
电动机
1. 如图所示，在探究通电导体在磁场中受力情况的实验中，在闭合开关的瞬间，导体棒ab水平向左运动，则下列说法正确的是(　　)
A. 该实验中的能量转化是机械能转化为电能
B. 仅对调导体棒a、b，闭合开关，导体棒ab
将水平向右运动
C. 仅将电源正负极反接，闭合开关，导体棒
ab将水平向右运动
D. 仅对调磁极，闭合开关，导体棒ab将水平向左运动
C
－+
2. 如图为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于磁场中，A和B是电刷，它们分别跟换向器E和F接触，闭合电路，线圈abcd顺时针转动。下列说法正确的是(　　)
A. 线圈abcd转动的工作原理是电磁感应
B. 线圈中的电流方向始终不变
C. 线圈转动过程中将电能全部转化为机械能
D. 若改变电源正负极，线圈转动方向改变
D
3. 如图所示，花盆表面有一个太阳能电池板，电池板把光能转化为电能，塑料小花在阳光下能不断摇摆，这是因为花盆里面的一个重要的装置________(选填“发电机”或“电动机”)，这种装置的工作原理是____________________________，请你再举一个利用此原理工作的实例：_________________。
电动机
通电导体在磁场中受力的作用
扬声器(或耳机)

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